SINH HỌC VI SINH VẬT
I. KHÁI NIỆM VI SINH VẬT
Vi sinh vật là những cơ thể sống có kích thước rất nhỏ bé, đường kính tế bào chỉ khoảng 0,2 – 2 µm
(đối với vi sinh vật nhân sơ) và 10 – 100 µm (đối với vi sinh vật nhân thực). Phần lớn chúng là đơn
bào, không thể thấy được bằng mắt thường mà phải quan sát dưới kính hiển vi.
Vi sinh vật gồm nhiều nhóm khác nhau, tuy vậy chúng đều có đặc điểm chung là hấp thụ, chuyển hoá
chất dinh dưỡng nhanh, sinh trưởng nhanh, phân bố rộng.
II. MÔI TRƯỜNG NUÔI CẤY VÀ CÁC KIỂU DINH DƯỠNG
1. Các loại môi trường nuôi cấy cơ bản
Để nuôi cấy Vi sinh vật trong phòng thí nghiệm người ta phải chuẩn bị môi trường (tức là dung dịch
các chất dinh dưỡng cần thiết cho sinh trưởng và sinh sản của chúng).
Có ba loại môi trường cơ bản:
+ Môi trường tự nhiên là môi trường chứa các chất tự nhiên không xác định được số lượng, thành
phần như: cao thịt bò, pepton, cao nấm men (pepton là dịch thuỷ phân một phần của thịt bò, cazêin,
bột đậu tương… dùng làm nguồn cacbon, năng lượng và nitơ. Cao thịt bò chứa các axit amin, peptit,
nuclêôtit, axit hữu cơ, vitamin và một số chất khoáng. Cao nấm men là nguồn phong phú các vitamin
nhóm B cũng như nguồn nitơ và cacbon).
+ Môi trường tổng hợp là môi trường trong đó các chất đều đã biết thành phần hoá học và số lượng.
Nhiều vi khuẩn hoá dưỡng dị dưỡng có thể sinh trưởng trong môi trường chứa glucôzơ là nguồn
cacbon và muối amôn là nguồn nitơ.
+ Môi trường bán tổng hợp là môi trường trong đó có một số chất tự nhiên không xác định được
thành phần và số lượng như pepton, cao thịt, cao nấm men và các chất hoá học đã biết thành phần và
số lượng…
Các môi trường nói trên đều ở dạng lỏng nên được gọi là môi trường lỏng (hoặc môi trường dịch
thể).
Để nuôi cấy vi sinh vật trên bề mặt môi trường đặc, người ta thêm vào môi trường lỏng 1,5 – 2%
thạch (agar). Thạch là một loại pôlisaccarit phức tạp chiết rút từ tảo đỏ ở biển và có một số ưu điểm
phù hợp với việc nuôi cấy vi sinh vật (không bị các vi sinh vật phân giải, nóng chảy ở nhiệt độ
, đông lại khi để nguội đến ).
2. Các kiểu dinh dưỡng
Khác với thực vật và động vật, dinh dưỡng ở sinh vật có tính đa dạng hơn. Vì vậy, để phân biệt các

- Hô hấp hiếu khí: tương tự như ở sinh vật nhân thực (chất nhận electron cuối cùng là ). Tuy
nhiên, cần chú ý ở nấm và tảo (là sinh vật nhân thực) hô hấp hiếu khí diễn ra ở màng trong gấp khúc
(các mào) của ti thể còn ở vi khuẩn (Vi sinh vật nhân sơ) hô hấp hiếu khí diễn ra ở màng sinh chất.
- Hô hấp kị khí: tương tự hô hấp hiếu khí, diễn ra ở màng sinh chất của nhiều vi khuẩn hiếu khí
không bắt buộc hoặc kị khí bắt buộc nhưng ở đây chất nhận electron cuối cùng là một chất vô cơ như
trong điều kiện kị khí.
2. Lên men
Là sự phân giải cacbohiđrat xúc tác bởi enzim trong điều kiện kị khí, không có sự tham gia của một
chất nhận electron từ bên ngoài. Chất cho electron và chất nhận electron là các phân tử hữu cơ.
Ví dụ: nấm men lên men êtilic từ glucôzơ:

Vi khuẩn lên men lactic từ glucôzơ:

Đặc biệt, các vi khuẩn hoá tự dưỡng (còn gọi là hoá dưỡng vô cơ) sử dụng chất cho electron ban đầu
là vô cơ và chất nhận electron cuối cùng là hoặc .
Có 3 loại môi trường để nuôi cấy Vi sinh vật: môi trường tự nhiên, môi trường tổng hợp và môi
trường bán tổng hợp.
Dựa vào nguồn năng lượng và nguồn cacbon chủ yếu người ta phân biệt 4 kiểu dinh dưỡng ở Vi sinh
vật là: quang tự dưỡng, quang dị dưỡng, hoá tự dưỡng và hoá dị dưỡng.
Tuỳ theo những tính chất của chất nhận electron cuối cùng các Vi sinh vật hoá dưỡng thuộc một
trong ba kiểu chuyển hoá vật chất: lên men, hô hấp hiếu khí và hô hấp kị khí.
CÂU HỎI VÀ BÀI TẬP
1. Phân biệt sự khác nhau giữa 3 loại môi trường nuôi cấy
2. Định nghĩa và cho ví dụ về 4 kiểu dinh dưỡng ở Vi sinh vật
3. Phân biệt 3 kiểu chuyển hoá vật chất: lên men, hô hấp hiếu khí, hô hấp kị khí.
EM CÓ BIẾT?
TẠI SAO NƯỚC Ở MỘT SỐ SÔNG, BIỂN CÓ MÀU ĐEN?
Ở các môi trường kị khí (như bùn của ao, hồ, sông, biển) một số vi khuẩn phân giải chất hữu cơ bắt
nguồn từ xác thực vật (ví dụ: các axit hữu cơ, alcol…) và vận chuyển ion và electron đến chất
nhận electron cuối cùng là (được gọi là hô hấp sunphat). Phản ứng diễn ra như sau:

Do có tốc độ sinh trưởng và tổng hợp sinh khối cao nên Vi sinh vật trở thành nguồn tài nguyên khai
thác của con người. Thật khó tưởng tượng rằng một con bò nặng 500 kg lại chỉ sản xuất thêm mỗi
ngày 0,5 kg prôtêin; 500kg cây đậu nành mỗi ngày tổng hợp được 40kg prôtêin nhưng 500 kg nấm
men có thể tạo thành mỗi ngày 50 tấn prôtêin.
1. Sản xuất sinh khối (hoặc prôtêin đơn bào)
Trong hoàn cảnh nhiều nước trên thế giới (chủ yếu ở châu Phi và châu Á) còn bị đói prôtêin trầm
trọng, các nước châu Âu hằng năm vẫn phải nhập đậu tương cho chăn nuôi, thì prôtêin Vi sinh vật là
một nguồn hấp dẫn. Đã có nhiều nhà máy sản xuất sinh khối Vi sinh vật ở quy mô lớn.
Nhiều loại nấm ăn (nấm hương, nấm mỡ, nấm rơm…) là loại thực phẩm quý. Vi khuẩn lam Spirulina
là nguồn thực phẩm ở châu Phi, là loại thực phẩm tăng lực (ở dạng bột hoặc dạng bánh quy) ở Mĩ. Ở
Nhật, tảo Chlorella được dùng làm nguồn prôtêin và vitamin bổ sung vào kem, sữa chua, bánh mì.
Chất thải từ các xí nghiệp chế biến rau, quả, bột, sữa… là cơ chất lên men để thu nhận sinh khối
dùng làm thức ăn cho chăn nuôi. Như vậy, việc sản xuất sinh khối Vi sinh vật cũng góp phần giảm
nhẹ ô nhiễm môi trường.
2. Sản xuất axit amin
Nhiều thực phẩm có nguồn gốc thực vật chứa hàm lượng prôtêin cao nhưng lại không thể dùng làm
nguồn prôtêin thức ăn cho con người và gia súc do thiếu một số axit amin không thay thế cần thiết.
Ví dụ: prôtêin lúa mì nghèo lizin, prôtêin lúa nước nghèo lizin và thrêônin, prôtêin ngô nghèo lizin và
triptôphan, prôtêin đậu nghèo mêtiônin. Do đó, trên toàn thế giới việc thiếu hụt lizin, thrêônin và
mêtiônin còn trầm trọng hơn là sự đói prôtêin nói chung. Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả của thức ăn
cho người và gia súc, cần thiết phải bổ sung các axit amin không thay thế nói trên vào thực phẩm có
nguồn gốc cây trồng.
Các axit amin nói trên đều được thu nhận chủ yếu nhờ lên men Vi sinh vật.
Ví dụ: riêng chủng vi khuẩn đột biến Corynebacterium glutamicum đã được sử dụng trong công
nghiệp để sản xuất các axit amin như axit glutamic, lizin, valin, pheninalanin…
Ngoài ra, một axit amin được dùng làm gia vị nhằm tăng độ ngon ngọt của các món ăn đó là axit
glutamic (ở dạng natri glutamat – mì chính).
3. Sản xuất các chất xúc tác sinh học
Các enzim ngoại bào của Vi sinh vật được sử dụng phổ biến trong đời sống con người và trong nền
kinh tế quốc dân, chẳng hạn:

thể là nguyên nhân gây xơ gan và ung thư gan. Fumonisi cũng được phát hiện trong ngô bị mốc và là
độc tố gây ung thư vòm họng. Vì vậy, không nên ăn ngô và lạc đã bị mốc.
I. ĐẶC ĐIỂM CỦA CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT
Khi tiếp xúc với các chất dinh dưỡng có phân tử lớn như axit nuclêic, prôtêin, tinh bột và lipit…
(chứa trong xác của động vật và thực vật) không thể được vận chuyển qua màng sinh chất, Vi sinh
vật phải tiết vào môi trường các enzim thuỷ phân các cơ chất trên thành các chất đơn giản hơn. Trong
trường hợp này, quá trình phân giải ngoại bào có ý nghĩa đồng hoà quan trọng đối với tế bào.
1. Phân giải axit nuclêic và prôtêin
Để phân giải các axit nuclêic và prôtêin, Vi sinh vật tiết ra các enzim nuclêaza (phân giải ADN và
ARN thành các nuclêôtit) và prôtêaza (phân giải prôtêin thành các axit amin).
2. Phân giải pôlisaccarit
Các loại pôlisaccarit tự nhiên khá phong phú và đa dạng. Để đồng hoá được các cơ chất trên, Vi sinh
vật tiết ra các enzim amilaza phân giải tinh bột thành glucôzơ, xenlulaza phân giải xenlulôzơ thành
glucôzơ và kitinaza phân giải kitin thành N-axêtyl-glucôzamin.
3. Phân giải lipit
Để thu được nguồn cacbon và năng lượng từ lipit, Vi sinh vật tiết vào môi trường enzim lipaza phân
giải lipit (mỡ) thành các axit béo và glixêrol.
II. ỨNG DỤNG CỦA CÁC QUÁ TRÌNH PHÂN GIẢI Ở VI SINH VẬT
1. Sản xuất thực phẩm cho người và thức ăn cho gia súc
Lợi dụng hoạt tính phân giải xenlulôzơ người ta đã tận dụng các bã thải thực vật (rơm, rạ, lõi ngô, bã
mía, xơ bông) để trồng nhiều loại nấm ăn.
Nước thải từ các xí nghiệp chế biến sắn, khoai tây, dong riềng có thể được dùng để nuôi cấy một số
nấm men có khả năng đồng hoá tinh bột nhằm thu nhận sinh khối làm thức ăn cho gia súc.
Sản xuất tương dựa vào 2 enzim chủ yếu của nấm mốc và vi khuẩn nhiễm tự nhiên hoặc cấy chủ
động vào các nguyên liệu: amilaza phân giải tinh bột (trong xôi hoặc ngô) thành glucôzơ và prôtêaza
phân giải prôtêin (trong đậu tương) thành các axit amin.
Muối dưa, muối cà là quá trình sử dụng vi khuẩn lên men lactic, chuyển hoá một số đường đơn chứa
trong dưa, cà thành axit lactic.
Đặc biệt, con người sử dụng amilaza từ nấm mốc để thuỷ phân tinh bột dùng trong sản xuất rượu:
Tinh bột Glucôzơ Êtanol +

2. Tại sao Vi sinh vật phải tiết các enzim vào môi trường?
3. Hãy nêu 1-2 ví dụ về ích lợi và tác hại của các Vi sinh vật có hoạt tính phân giải tinh bột và
prôtêin?
EM CÓ BIẾT?
MỘT SỰ CỘNG SINH “CHẾT NGƯỜI”
Nói đến mối gỗ không ai không biết những tai hoạ mà chúng gây ra cho con người: từ các đống tài
liệu, sách báo bị cắn nát, những nhà cửa, công trình bằng gỗ bị huỷ hoại cho đến các đê, đập bị vỡ.
Nhưng ít ai biết rằng, thực ra mối chỉ là kẻ “tòng phạm” mà “thủ phạm” chính là một loại trùng roi
(động vật nguyên sinh) có tên khoa học là Trichonympha cộng sinh trong ruột mối. Khi gặm gỗ và
nuốt gỗ vào ruột, mối đã cung cấp thức ăn cho trùng roi. Nhờ khả năng tạo ra enzim xenlulaza, trùng
roi phân giải xenlulôzơ trong hạt gỗ thành axêtat và các sản phẩm khác. Mối ôxi hoá axêtat để sinh
trưởng. Mối non mới sinh, ruột còn “trong sạch”. Nhưng sau khi chúng ăn các giọt phân do các con
trưởng thành tiết ra, lũ trùng roi cộng sinh lập tức theo phân vào cư trú trong ruột của chúng. Thật là
mối quan hệ tuyệt vời của tự nhiên, nhưng chính sự cộng sinh đó đã làm cho con người phải nhiều
phen điêu đứng. Dùng hoá chất để diệt mối thì phải coi chừng! Không khéo “Trạng chết Chúa cũng
băng hà!”. Trên cơ sở đó một số công ti nước ngoài đang thử nghiệm một loại chế phẩm diệt mối sản
xuất từ nguyên liệu thực vật có tẩm một chất nhuận tràng. Chế phẩm được đưa vào các tổ mối. Nếu
ăn phải mối sẽ thải hết các trùng roi ra ngoài. Hậu quả là những kẻ “tòng phạm” cũng chết đói.
A: THỰC HÀNH LÊN MEN ÊTILIC
I. MỤC TIÊU
- Học sinh tiến hành được các bước thí nghiệm
- Quan sát, giải thích và rút ra kết luận các hiện tượng của thí nghiệm lên men êtilic.
- Học sinh hiểu và giải thích được các bước tiến hành thí nghiệm.
II. CHUẨN BỊ
1. Dụng cụ, hoá chất
- Bình nón (bình tam giác) 250ml (1 chiếc)
- Bình thuỷ tinh hình trụ 2000ml (3 chiếc), đánh số 1, 2, 3
- Bình thuỷ tinh hình trụ 500ml (mỗi nhóm 1 chiếc)
2. Nguyên vật liệu
- Dung dịch đường kính (saccarôzơ) 8 – 10 %, nếu bổ sung thêm dịch nước một loại quả ngọt tươi,

1. Vang là một đồ uống quý và bổ dưỡng có đúng không? Tại sao?
2. Tại sao người ta nói vang hoặc sâmpanh đã mở phải uống hết?
3. Rượu nhẹ (hoặc bia) để lâu có váng trắng và vị chua gắt, để lâu hơn nữa thì có mùi thối ủng. Hãy
giải thích hiện tượng trên.
4. Nếu sirô quả (nước quả đậm đặc đường) trong bình nhựa kín thì sau một thời gian bình nước sẽ
căng phồng. Vì sao?
B: THỰC HÀNH LÊN MEN LACTIC
I. MỤC TIÊU
- Học sinh tiến hành được các bước của thí nghiệm. Quan sát, giải thích và rút ra kết luận các hiện
tượng của thí nghiệm lên men lactic (làm sữa chua và muối chua rau quả).
- Học sinh hiểu và giải thích được các bước tiến hành thí nghiệm
II. CHUẨN BỊ
Dụng cụ, nguyên vật liệu cho nhóm 8 – 10 học sinh
1. Dụng cụ, hoá chất
- Cốc đong 500ml (1 chiếc)
- Cốc nhựa nhỏ 50 ml (10 chiếc)
- Bình thuỷ tinh hình trụ 2000ml (1 chiếc)
2. Nguyên vật liệu
- Sữa đặc có đường (1 hộp), sữa chua Vinamilk (1 hộp)
- Rau cải (cải sen, cải bắp, dưa chuột…) rửa sạch, muối NaCl (20g), đường saccarôzơ (5g).
III. CÁCH TIẾN HÀNH
1. Làm sữa chua
* Cách tiến hành
- Lấy 100ml sữa đặc vào cốc đong. Rót tiếp 350ml nước sôi vào và khuấy đều. Để nguội đến
(dùng nhiệt kế hoặc áp tay vào cốc đong còn ấm là được). Cho 1 thìa sữa chua Vinamilk vào, khuấy
đều, đổ ra cốc nhựa. Đưa vào tủ ấm (có thể đưa vào các hộp xốp, đậy kín). Sau 6-8h, sữa để
đông tụ lại là sữa chua đã được hình thành. Muốn bảo quản sữa chua phải để vào tủ lạnh. Giáo viên
đưa mỗi bàn một hộp sữa chua đã làm trước đó 6-8h cho học sinh quan sát và nếm.
* Quan sát hiện tượng, nhận xét hiện tượng dựa vào gợi ý sau:
- Trạng thái của sữa chua

6. Nếu dưa để lâu sẽ bị khú. Vì sao?
I. KHÁI NIỆM VỀ SINH TRƯỞNG
Sinh trưởng của Vi sinh vật là sự tăng số lượng tế bào. Tuy nhiên, do kích thước tế bào nhỏ nên khi
nghiên cứu sinh trưởng của Vi sinh vật, để thuận tiện, người ta theo dõi sự thay đổi của cả quần thể
Vi sinh vật.
Nếu ta cấy một vi khuẩn (sinh sản bằng phân đôi) vào bình chứa môi trường thì sự tăng số lượng tế
bào sẽ diễn ra như sau:

Có thể biểu thị sự tăng số lượng tế bào nói trên theo cấp số nhân:

(Ở đây n là số lần phân chia tế bào)
Thời gian từ khi sinh ra một tế bào cho đến khi tế bào đó phân chia hoặc số tế bào trong quần thể
tăng gấp đôi gọi là thời gian thế hệ (kí hiệu là g). Mỗi loài Vi sinh vật có g riêng, thậm chí cùng một
loài nhưng với điều kiện nuôi cấy khác nhau cũng thể hiện g khác nhau. Chẳng hạn, thời gian thế hệ
g của Escherichia coli (vi khuẩn đường ruột) trong điều kiện thí nghiệm đầy đủ ở là 20 phút
(trong đường ruột, do chất dinh dưỡng dao động lại phải cạnh tranh với nhiều Vi sinh vật khác, thời
gian thế hệ g của E.Coli là 12 giờ), của trực khuẩn lao ở là 12 giờ, của nấm men bia ở là
2 giờ.
Vì trong thực tế, số lượng tế bào vi khuẩn ban đầu cấy vào không phải là một mà lf rất nhiều ( ),
do đó số lượng tế bào sau thời gian nuôi (N) sẽ là:
II. SINH TRƯỞNG CỦA QUẦN THỂ VI SINH VẬT
1. Nuôi cấy không liên tục
Cấy vi khuẩn vào một bình nón chứa môi trường lỏng rồi giữ bình ở nhiệt độ thích hợp, trong một
thời gian nhất định. Nếu trong suốt quá trình đó người ta không thêm môi trường mới vào bình cũng
không rút sinh khối tế bào ra khỏi bình thì kiểu nuôi như vậy được gọi là nuôi cấy không liên tục và
sinh trưởng ở đây là của cả quần thể Vi sinh vật.
+ Pha tiềm phát (pha lag)
Đây là thời gian tính từ khi vi khuẩn được cấy vào bình cho đến khi chúng bắt đầu sinh trưởng.
Trong pha này vi khuẩn phải thích ứng với môi trường mới, do đó chúng phải tổng hợp mạnh mẽ
ADN và các enzim chuẩn bị cho sự phân bào.

1. Định nghĩa: “Sinh trưởng của Vi sinh vật” là gì?
2. Hãy nêu đặc điểm 4 pha sinh trưởng của quần thể vi khuẩn trong nuôi cấy không liên tục.
3. Tại sao nói “Dạ dày - ruột ở người là một hệ thống nuôi cấy liên tục đối với Vi sinh vật”?
4. Nếu nuôi Vi sinh vật không liên tục thì dựa vào đường cong sinh trưởng em sẽ thu hoạch sinh khối
vào thời điểm nào là thích hợp?
EM CÓ BIẾT?
ÂN NHÂN VÀ TỘI PHẠM
Khi nói đến nấm men, ta nghĩ ngay đến một nhóm Vi sinh vật có ích gắn bó mật thiết với đời sống
con người: men rượu, men bia, men bánh mì… Vậy mà có một loài gây bệnh khá phổ biến ở các bà
mẹ và trẻ sơ sinh: Candida albicans. Loài nấm men này thường sống ở âm đạo của người phụ nữ
khoẻ mạnh. Số lượng của chúng ở đây khá thấp vì ở âm đạo của người phụ nữ trong thời kì sinh nở,
“cư dân” đông đúc nhất là các vi khuẩn lactic. Chúng lên men glicôgen tạo thành axit lactic duy trì